(57)【要約】【課題】  金型製作前に成形時の金型の撓み量を予測して金型を設計して、金型完成後は金型自体を変更することなくシム及び隙間の配置の微調整で成形時の金型の撓みを低減する射出成形用金型の製造方法を提供する。【解決手段】  金型設計時に、設計した金型１３，１４の成形時の予測撓み量を解析し、その解析結果に基づいて、射出成形機の取付板と金型の間におけるシム１６及び受圧プレート１７による隙間の配置を仮決定して金型の設計を修正し、仮決定されたシム及び隙間を配置した際の修正金型の予測撓み量を再び解析し、その予測撓み量が所定値以下になるまで第二及び第三の段階を繰り返してシム及び隙間の配置を本決定して金型の設計を修正し、本決定されたシム及び隙間の配置に対応した金型を製作し、製作した金型により実際に成形品を成形して実際に生ずるバリを参照して、シム及び隙間の配置を微調整する。【選択図】  図１
2006181736.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出成形機の型締め部における互いに対向して配置された一対の取付板にそれぞれ固定金型及び可動金型から成る金型を取り付けて、これらの金型を互いに対向させて所定の圧力下で閉鎖して、これら金型の間に画成されたキャビティ内に溶融樹脂を高圧で充填することにより成形品の射出成形を行なうようにした射出成形用金型の製造方法において、
上記金型設計時に、設計した金型の成形時の予測撓み量を解析する第一の段階と、
この予測撓み量の解析結果に基づいて、上記射出成形機の取付板と金型との間におけるシム及び金型外側の受圧面に設ける隙間の配置を仮決定して、金型の設計を修正する第二の段階と、
仮決定されたシム及び隙間を配置した際の上記修正金型の予測撓み量を再び解析する第三の段階と、
上記金型の予測撓み量が所定値以下になるまで上記第二及び第三の段階を繰り返して、上記シム及び隙間の配置を本決定して、金型の設計を修正する第四の段階と、
本決定されたシム及び隙間の配置に対応した金型を製作する第五の段階と、
製作された金型により実際に成形品を成形して、実際に生ずるバリを参照して、上記シム及び隙間の配置を微調整する第六の段階と、
を含んでいることを特徴とする、射出成形用金型の製造方法。
【請求項２】
前記第六の段階にて、前記射出成形機と金型との間の接触領域の中央付近に配置されるシムの厚さを調整することにより、型開き方向の隙間を微調整することを特徴とする、請求項１に記載の射出成形用金型の製造方法。
【請求項３】
前記第六の段階にて、前記金型間にて互いに対向する受圧面に配置された受圧プレートの厚さを調整することにより、型開き方向に垂直な方向の隙間を微調整することを特徴とする、請求項１又は２に記載の射出成形用金型の製造方法。
【請求項４】
射出成形機の型締め部における互いに対向して配置された一対の取付板にそれぞれ取り付けられる固定金型及び可動金型から構成されており、これらの金型が互いに対向され所定の圧力下で閉鎖された状態にて、これらの金型の間に画成されたキャビティ内に溶融樹脂を高圧で充填することにより成形品の射出成形を行うようにした射出成形用金型において、
上記射出成形機の取付板と金型との間にシム及び金型外側の受圧面に設ける隙間が配置されており、
これらのシム及び隙間が、金型設計時における金型の成形時の予測撓み量に基づいて、この予測撓み量が所定値以下になるように配置され、上記シムの厚さが選定されていることを特徴とする、射出成形用金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定金型及び可動金型を互いに対向させて所定の圧力下で閉鎖して、これら金型の間に画成されたキャビティ内に溶融樹脂を高圧で充填することにより、成形品の射出成形を行なうようにした、射出成形用金型及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、このような射出成形方法においては、図５に示すように、各金型、即ち固定金型１及び可動金型２は、それぞれ射出成形機の型締め部における互いに対向して配置された一対の取付板３，４に取り付けられている。そして、これらの金型を互いに対向させて油圧シリンダ５により、例えば２０００乃至４０００トン程度の所定の圧力下で閉鎖（型締め）して、これらの金型の間に画成されたキャビティ（図示せず）内に溶融樹脂を高圧で充填することにより、成形品の射出成形を行なうようにしている。この場合、キャビティ内に充填される溶融樹脂の圧力によって金型１，２が開かないように、溶融樹脂の圧力に対抗して、同等以上の圧力で金型１，２を締め付ける必要がある。
【０００３】
しかしながら、図５に示すように、特に金型１，２の中央付近にて溶融樹脂の圧力が矢印Ｘのように金型１，２に作用することにより、金型１，２の中央では金型１，２のパーティションラインが互いに開く方向に、また金型１，２の四隅では金型１，２のパーティションラインが互いに閉じる方向に撓むことになり、金型１，２の間に隙間６が生ずることがある。このような金型の撓みは、例えば金型構造，型厚，型材質，型締め機構造，樹脂圧受圧面積等によるものと考えられる。
【０００４】
また、図６に示すように、金型１，２の周縁部に設けられた受圧面１ａ，２ａには、これらの間を密閉するように受圧プレート７が配置されているが、上述したように金型１，２が四隅で互いに閉じる方向に撓むことによって、受圧面１ａ，２ａ同士が当接する。従って、このような当接により、前述した金型１，２の中央付近の隙間６の発生を助長することになってしまう。
【０００５】
このような型締めの際の撓みを考慮して金型は設計されてはいないので、成形品を成形する際には、金型１，２の間に発生する隙間６に溶融樹脂が侵入することにより、バリが発生してしまうことになる。
【０００６】
このようなバリ発生の対策として、従来においては、金型完成後に実際に成形品を成形しながら、所謂トライ・アンド・エラーで行なわれているので、バリの発生をなかなか抑制することができず、金型を再製作する必要もあるなど、多くの工数と時間がかかってしまう。
【０００７】
これに対して、特許文献１には、樹脂漏れ防止のための弾性シールの面圧を調整するためのシムを配置するようにしたＲＴＭ成形方法が開示されている。また、特許文献２には、取付部材（母型）と金型との間にシムを配置し、このシムの厚さを調整することにより金型の当たり面を調整するようにしたモールド成形機が開示されている。
【特許文献１】特開平０７−０６０７６５号公報
【特許文献２】特開平０９−１５０４２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１によるＲＴＭ成形方法においては、樹脂漏れ防止の弾性シールの面圧を調整するためにシムを配置するものであり、金型の撓みによるバリの発生を防止するものではない。
【０００９】
また、特許文献２によるモールド成形機においては、シムの厚さを調整することにより、金型の当たり面を調整することによって金型の間の隙間を排除して、バリの発生を防止するものであるが、シムの調整は金型製作後に実際に成形品を成形しながら、トライ・アンド・エラーで行なわれる。その際、シムの調整は、例えば配置場所，大きさ，厚さの調整により行なわれるので、最適な調整を見つけるまで時間がかかると共に、同様に金型の再製作が必要になることもあるなど、多くの工数と時間がかかってしまうことになる。
【００１０】
本発明は、以上の点に鑑み、金型製作前に射出成形時の金型の撓み量を予測して、金型を設計することにより、金型完成後は、金型自体を変更することなく、シム及び隙間の配置を微調整することによって射出成形時の金型の撓みを低減するようにした、射出成形用金型及びその製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記一目的を達成するため、本発明によれば、射出成形機の型締め部における互いに対向して配置された一対の取付板に、それぞれ固定金型及び可動金型から成る金型を取り付けて、これらの金型を互いに対向させて所定の圧力下で閉鎖して、これら金型の間に画成されたキャビティ内に溶融樹脂を高圧で充填することにより成形品の射出成形を行なうようにした、射出成形用金型の製造方法において、金型設計時に、設計した金型の成形時の予測撓み量を解析する第一の段階と、この予測撓み量の解析結果に基づいて、射出成形機の取付板と金型との間におけるシム及び金型外側の受圧面に設ける隙間の配置を仮決定して、金型の設計を修正する第二の段階と、仮決定されたシム及び隙間を配置した際の修正金型の予測撓み量を再び解析する第三の段階と、金型の予測撓み量、即ち型開き量が所定値以下になるまで第二及び第三の段階を繰り返して、シム及び隙間の配置を本決定して、金型の設計を修正する第四の段階と、本決定されたシム及び隙間の配置に対応した金型を製作する第五の段階と、製作された金型により実際に成形品を成形して、実際に生ずるバリを参照して、シム及び隙間の配置を微調整する第六の段階と、を含んでいることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明による射出成形用金型の製造方法は、好ましくは、第六の段階にて、射出成形機と金型との間の接触領域の中央付近に配置されるシムの厚さを調整することにより、型開き方向の隙間を微調整する。
【００１３】
本発明による射出成形用金型の製造方法は、好ましくは、第六の段階にて、金型間にて互いに対向する受圧面に配置された受圧プレートの厚さを調整することにより、型開き方向に垂直な方向の隙間を微調整する。
【００１４】
上記の他の目的を達成するため、本発明の第二の構成によれば、射出成形機の型締め部における互いに対向して配置された一対の取付板にそれぞれ取り付けられる固定金型及び可動金型から構成されており、これらの金型が互いに対向され所定の圧力下で閉鎖された状態にて、これらの金型の間に画成されたキャビティ内に溶融樹脂を高圧で充填することにより成形品の射出成形を行うようにした射出成形用金型において、射出成形機の取付板と金型との間にシム及び金型外側の受圧面に設ける隙間が配置されており、これらのシム及び隙間が、金型設計時における金型の成形時の予測撓み量に基づいて、この予測撓み量が所定値以下になるように配置され、シムの厚さが選定されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
上記構成によれば、金型製作前に、射出成形時における型締め力と型内の樹脂圧力とによる金型の予測撓み量を解析して、この予測撓み量の解析結果を参照して、シム及び隙間の配置を仮決定して金型を設計することにより、金型の予測撓み量を所定値以下にすることができる。そして、予測撓み量の解析結果を織り込んで設計された金型を製作した後、この金型を使用して実際に成形品を成形して、実際に生ずるバリを参照して、トライ・アンド・エラーによりシム及び隙間の配置を最終的に微調整する。
【００１６】
この場合、金型が射出成形時の予測撓み量を考慮して設計されているので、トライ・アンド・エラーでのシム及び隙間の調整が微調整で済み、従来の場合のように金型の型厚や型構造の変更、即ち金型の再製作の必要はまったくない。従って、最適な金型が容易に、そして短時間で製作されることになることから、金型製作のコストが低減され、金型の納期が短縮され、成形品のコストも低減され得る。
【００１７】
上記第六の段階にて、射出成形機と金型との間の接触領域の中央付近に配置されるシムの厚さを調整することにより、型開き方向の隙間を微調整する場合には、射出成形時における型締め力と型内の樹脂圧力とによる金型中央付近の開く方向への撓みに対応してシムの厚さを調整することによって、金型の撓みによる中央付近の隙間が低減され、バリの発生が抑制され得る。
【００１８】
また、上記第六の段階にて、上記金型間にて互いに対向する受圧面に配置された受圧プレートの厚さを調整することにより、型開き方向に垂直な方向の隙間を微調整する場合には、型締めの圧力による金型外縁付近の上記方向への撓みに対応して受圧プレートの厚さを調整することによって、金型の撓みによる外縁付近の隙間が低減され、バリの発生が抑制され得る。
【００１９】
このように、本発明によれば、完成した金型は、射出成形時における型締め力と型内の樹脂圧力とによる予測撓み量が考慮されているので、完成した金型を使用してトライ・アンド・エラーで成形品を成形しながら、シム及び隙間の調整を行なう際に、金型の型厚や型構造を変更する程の調整は不要であり、シムの厚さの変更あるいは受圧プレートの厚さの変更による隙間の微調整のみで、射出成形時の金型の撓みを最適に低減することが可能である。従って、金型の再製作が不要であり、金型完成までの工数が少なくて済み、金型製作時間が大幅に低減されると共に、成形品のコストも大幅に低減される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面に示した実施形態に基づいて、この発明を詳細に説明する。
図１及び図２は、本発明による射出成形用金型の一実施形態で使用される射出成形装置を示している。図１及び図２において、射出成形装置１０は、射出成形機の型締め部における互いに対向して配置された一対の取付板１１，１２の対向面にそれぞれ取り付けられた固定金型１３及び可動金型１４と、これらの取付板１１，１２を互いに対向して押圧する油圧シリンダ１５と、金型、図示の場合固定金型１３とこれに対応する取付板１１との間に挿入されたシム１６及び金型外側の受圧面に設ける受圧プレート１７と、を備えている。なお、取付板１１，１２，油圧シリンダ１５そして射出成形機は、従来と同様の構成のものが使用される。
【００２１】
金型１３，１４は、本発明に従って、その製作前の設計時に、射出成形時における型締め力と型内の樹脂圧力とによる撓み量を解析されて、解析された予測撓み量を低減するようなシム及び金型外側の受圧面に設ける隙間の配置を考慮しながら設計され製作される。より具体的には、金型１３，１４の中央付近にて成形時の開く方向への撓みを低減するように、金型１３と取付板１１との間に、所定厚さのシム１６を配置すると共に、外縁、特に四隅における成形時の閉じる方向への撓みを低減するように、金型１３及び金型１４の間の受圧面に備えられる所定厚さの受圧プレート１７を配置して、金型１３，１４の予測撓み量を低減するように、金型１３，１４は設計されている。
【００２２】
シム１６は、金型１３，１４の設計の際に、その位置，大きさ，厚さが金型１３，１４そして射出成形機の取付板１１，１２、さらに必要であれば後述する受圧プレート１７による隙間を仮決定して、成形時の金型１３，１４の予測撓み量を解析して、予測撓み量を低減するように本決定される。
【００２３】
さらに、シム１６は、金型１３，１４の完成後に、実際に成形品の成形を行なって、所謂トライ・アンド・エラーの手法によって、金型１３，１４の撓み量を低減するために、その位置，大きさ，厚さが適宜に微調整されるようになっている。
【００２４】
この場合、金型１３，１４が設計の段階で解析された予測撓み量を参照して製作されることから、シム１６の調整による金型１３，１４の撓み量の最適化は、微調整で済み、従来のような金型の再製作となるようなことは回避され得るようになっている。
【００２５】
受圧プレート１７は、金型１３，１４の外縁付近にて、金型１３，１４同士が互いに当接する受圧面１３ａ，１４ａの間に介挿されており、これらの受圧面１３ａ，１４ａの間に画成される隙間を適宜に埋めるようになっている。ここで、受圧プレート１７は、金型１３，１４が設計の段階で解析された予測撓み量を参照して製作されることから、これらの受圧面１３ａ，１４ａの間の隙間の調整は、同様に微調整で済み、受圧プレート１７の厚さを変更するだけで調整される。
【００２６】
本発明実施形態による射出成形用金型を使用した射出成形装置１０は以上のように構成されており、射出成形用金型の製造から射出成形までの作業は、図３のフローチャートに従って、以下のように実施される。
【００２７】
図３において、まずステップＳＴ１にて、射出成形用金型の製造方法の第一段階として、金型設計時に、射出成形時における型締め力と型内の樹脂圧力とによる金型１３，１４の予測撓み量を解析する。この予測撓み量の解析は、例えばＣＡＥ(Computer Aided Engineering)等により行なわれる。
【００２８】
続いて、ステップＳＴ２にて、射出成形用金型の製造方法の第二段階として、上述した予測撓み量の解析結果に基づいて上記射出成形機の取付板と金型の間におけるシム及び金型外側の受圧面に設ける隙間の配置を検討し、仮決定して金型の設計を修正する。この場合、シムの位置，大きさ，厚さを適宜に選定し、また受圧プレートの厚さ調整による隙間の位置，大きさを適宜に選定することにより、できるだけ金型１３，１４の予測撓み量が小さくなるように、シム及び隙間の配置を仮決定する。
【００２９】
次に、ステップＳＴ３にて、射出成形用金型の製造方法の第三段階として、仮決定されたシム及び隙間を配置した際の修正金型の予測撓み量を再び解析する。ここで、金型の予測撓み量を再解析することによって、シム及び隙間の配置による予測撓み量の変化を確認することができる。
【００３０】
そして、ステップＳＴ４にて、金型の予測撓み量（型開き量）が所定値以下であるか否かを判定し、所定値を越えている場合には、ステップＳＴ２に戻る。
【００３１】
これに対して、ステップＳＴ４にて所定値以下である場合には、ステップＳＴ５にて、射出成形用金型の製造方法の第四段階として、シム及び隙間の配置を本決定して金型の設計を修正する。以上で、金型の設計が完了する。
【００３２】
ここで、図４は金型１３，１４の設計時（ステップＳＴ１からＳＴ５）までの工程、即ち予測撓み量に対応する金型の設計検討作業をより詳細に示すフローチャートであり、以下に金型１３，１４の設計検討作業例について詳述する。
【００３３】
図４において、まずステップＳＴ１１にて、金型の初期設計において、成形時の金型１３，１４の予測撓み量、即ち射出成形時における型締め力と型内の樹脂圧力とによる金型１３，１４の予測撓み量をＣＡＥで予測し、続いてステップＳＴ１２にて、予測撓み量（型開き量）を確認する。ここで、型開き量が所定値以下、即ちＯＫであれば、ステップＳＴ１３にて、予測撓み量に対応する金型の設計検討が終了する。
【００３４】
これに対して、型開き量が所定値を越えている、即ちＮＧであれば、ステップＳＴ１４にて、上述した予測撓み量の解析結果に基づいて、金型１３，１４の撓み即ち変形形状を確認，検討して、上記射出成形機の取付板と金型の間におけるシムの配置を仮決定し、金型の設計を修正する。
【００３５】
次に、ステップＳＴ１５にて、仮決定されたシムを配置した条件で、修正金型の予測撓み量を再び計算する。この際、必要に応じて、シムの位置や厚さをいくつか設定して、各組合せで計算を行なう。そして、ステップＳＴ１６にて、金型の予測撓み量（型開き量）を型締め方向（図１参照）に関して確認する。ここで、ＮＧの場合には、ステップＳＴ１４に戻る。
【００３６】
また、ＯＫの場合には、ステップＳＴ１７にて、金型の予測撓み量（型開き量）を型締め方向に直角な方向（図１参照）に関して確認する。そして、ステップＳＴ１７にてＯＫの場合には、ステップＳＴ１８にて予測撓み量に対応する金型の設計検討が終了する。
【００３７】
これに対して、ステップＳＴ１７にてＮＧの場合には、ステップＳＴ１９にて、上述した予測撓み量の解析結果に基づいて、金型１３，１４の撓み即ち変形形状を確認，検討して、金型の外縁付近における受圧プレートそしてその間の隙間の配置を仮決定し、金型の設計を修正する。
【００３８】
次に、ステップＳＴ２０にて、仮決定された受圧プレートそして隙間を配置した条件で、修正金型の予測撓み量を再び計算する。この際、必要に応じて、受圧プレートの厚さそして隙間量をいくつか設定して、各組合せで計算を行なう。そして、ステップＳＴ２１にて、金型の予測撓み量（型開き量）を型締め方向に直角な方向に関して確認する。ここで、ＮＧの場合にはステップＳＴ１９に戻る。
【００３９】
また、ＯＫの場合には、ステップＳＴ２２にて、上述したシム及び受圧プレートそしてその隙間を配置した条件で、修正金型の予測撓み量を再び計算する。この場合も、同様にして、必要に応じて、シムの大きさ，厚さ等、受圧プレートの厚さそして隙間量をいくつか設定して、各組合せで計算を行なう。
【００４０】
最後に、ステップＳＴ２３にて、上記金型の予測撓み量（型開き量）を型締め方向に直角な方向に関して確認する。ここで、ＮＧの場合には、ステップＳＴ２２に戻る。また、ＯＫの場合には、ステップＳＴ２４にて、予測撓み量に対応する金型の設計検討が終了する。
以上で、金型の設計が完了することになる。
【００４１】
以上の金型設計の検討作業を終えてから、図３に示すステップＳＴ６にて、射出成形用金型の製造方法の第五段階として、本決定されたシム及び隙間の配置に対応した金型を製作する。
【００４２】
次いで、図３のステップＳＴ７にて、このようにして製作された金型１３，１４を使用し、本決定されたシム及び隙間を配置して金型１３，１４を射出成形機に装着することにより、実際に成形品を成形する。
【００４３】
そして、ステップＳＴ８にて、成形した成形品に実際に生ずるバリを参照して、所謂トライ・アンド・エラーにより、シム及び隙間の配置を微調整する（第六の段階）。
【００４４】
この場合、前述したように、金型１３，１４が設計の際に成形時の型締め力と型内の樹脂圧力とによる金型１３，１４の予測撓み量を解析して、この解析結果を織り込んで、金型を修正するようにしているので、実際の成形品の成形時での金型１３，１４の撓み量は僅かであり、シム及び隙間の微調整によって十分に調整可能な範囲に収まっている。
【００４５】
従って、実際の成形品の試験成形を行なった後に、成形時の型締め力と型内の樹脂圧力とによる金型の撓み量を低減するために、金型の型厚や型構造の変更、即ち金型の再製作は不要である。
【００４６】
このようにして、所謂トライ・アンド・エラーで調整された射出成形用金型を用いることにより、射出成形機により成形品の成形を行うことができる。この場合、金型完成後の最初の成形から、射出成形時の金型の撓み量を低減して、バリの発生のない成形を行なうことができる。従って、成形コストが低減されると共に、成形品の生産性が向上する。
【００４７】
このように、本発明の実施形態に係る射出成形用金型の製造方法によれば、金型製作前に成形時の金型の撓み量を予測して金型を設計することにより、金型完成後は、金型自体を変更することなく、シム及び隙間の配置を微調整することによって成形時の金型の撓みを低減するようにした、極めて優れた射出成形用金型を製造することができる。
【００４８】
以上本発明について詳述したが、本発明は、発明の趣旨を逸脱しない範囲において様々な形態で実施できる。例えば、上述した実施形態においては、固定金型１３と取付板１１との間にシム１６を配置する場合について説明したが、これに限らず、可動金型１４と取付板１２との間にシムを配置する場合にも同様に、本発明を適用することができる。
【００４９】
また、上述した実施形態においては、シム１６を配置すると共に、受圧プレート１７の厚さを調整することにより、その間に画成される隙間の厚さを調整するようになっているが、何れか一方の調整のみであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の射出成形用金型を使用する射出成形装置の概略断面図である。
【図２】図１の射出成形装置におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図１の射出成形装置による射出成形用金型の製造方法を順次に示すフローチャートである。
【図４】図３の射出成形用金型の製造方法における金型の設計検討作業を示すフローチャートである。
【図５】従来の射出成形方法で使用する射出成形装置の概略断面図である。
【図６】図５の射出成形装置におけるＡ−Ａ線断面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１０    射出成形装置
１１，１２  型締め部の取付板
１３    固定金型
１４    可動金型
１５    油圧シリンダ
１６    シム
１７    受圧プレート
【図１】
2006181736.tif 000003
【図２】
2006181736.tif 000004
【図３】
2006181736.tif 000005
【図４】
2006181736.tif 000006
【図５】
2006181736.tif 000007
【図６】
2006181736.tif 000008